研究成果の概要 |
本研究では、トポロジカル絶縁体に強磁性を導入して強磁性トポロジカル絶縁体を作り、量子ホール効果やスキルミオンなどの新奇量子状態を誘起すること、そしてその観測温度を向上させる手がかりを得ることを目的としている。成果としては、Mn(Bi,Sb)2Te4という真性強磁性トポロジカル絶縁体を用いた、Mn(Bi,Sb)2Te4/(Bi,Sb)2Te3/Mn(Bi,Sb)2Te4というサンドイッチ構造を初めて作製し、真性強磁性トポロジカル絶縁体では初めてスキルミオンを観測することに成功した。また、Mn(Bi,Sb)2Te4の強磁性層の層内・層間の相互作用について系統的に明らかにした。
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研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的には、真性強磁性トポロジカル絶縁体は規則的に磁性元素が並んだ構造をしており、ランダムドープに比べて強磁性相互作用が強くサンドイッチにすると軟磁性的になり、弱磁場でスキルミオンの制御が可能であることで、スキルミオンの制御性が向上した。またサンドイッチ構造では”具”の部分である(Bi,Sb)2Te3の厚みを変化させると、Mn(Bi,Sb)2Te4の層間距離が変化し、それによって磁気カップリングやトポロジカル表面状態の混成具合を制御できることは、特筆に値する。また社会的には、これらの新奇な性質を利用してスキルミオン磁気メモリなど書き換え可能な次世代デバイスへと応用できると期待されることである。
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